CN103664137A

CN103664137A - 一种主要以高岭土尾矿为原料制备陶瓷的方法

Info

Publication number: CN103664137A
Application number: CN201310569272.9A
Authority: CN
Inventors: 农韦健; 林国友; 阮付贤; 贾艳桦
Original assignee: Guangxi Hong Yaoxiang Science And Technology Ltd
Current assignee: Guangxi Hong Yaoxiang Science And Technology Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明涉及一种主要以高岭土尾矿为原料制备陶瓷的方法，属于环境工程和固体废弃物回收利用领域。该方法主要以高岭土尾矿为制备原料，辅助添加石英粉、粉煤灰等原料，按照一定质量配比混合原料后进行磨料，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，便制备得成品陶瓷。本发明陶瓷制备工艺简单，原料廉价易得，生产成本低，节约资源，减少环境污染，对建设资源节约型、环境友好型社会及实现节能环保、清洁绿色生产目标具有重要意义，值得推广应用。

Description

一种主要以高岭土尾矿为原料制备陶瓷的方法

技术领域

本发明涉及一种以尾矿为原料制备陶瓷的工艺方法，具体涉及一种主要以高岭土尾矿为原料制备陶瓷的方法，属于环境工程和固体废弃物回收利用领域。

背景技术

高岭土是一种重要的非金属矿物材料，它不仅是建材、轻工业等传统产业的必要原料，更是现代工业发展的基础材料。高岭土是由微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物组成的矿物质，其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。化学成分中含有大量的Al₂O₃、SiO₂和少量的Fe₂O₃、TiO₂以及微量的K₂O、Na₂O、CaO和MgO等。根据质量、可塑性和砂质（石英、长石、云母等矿物粒径＞50微米）的含量，高岭土可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型。据统计，我国高岭土分布广泛，探明储量为30亿吨，但与其它非金属资源相比，高岭土不属于我国的优势资源，大型高岭土矿床相对缺乏，且品位不高，如按人均算则更为短缺。

而且，随着我国国民经济的快速发展，高岭土矿产资源被不断地开采利用。目前我国每年使用高岭土总量约在600万吨左右，其中通过选矿提纯除杂的高岭土产品约150万吨，而由于高岭土资源开采利用率低，仅为20%左右，因此高岭土的开采和加工过程中会产生大量的尾矿，且数量逐年增长。目前在高岭土选矿行业中，对尾矿的处理方法大多利用地形构筑尾矿库，就地堆放或回填复垦的办法加以解决。这些方法简单易行，同时缺点也显而易见。尾矿的不断堆积，占用大量的土地资源，影响生态环境的同时也造成了矿产资源的浪费。因此，合理利用高岭土尾矿，变废为宝，是高岭土加工行业可持续发展的重要途径。

现有的高岭土尾矿利用技术中，经高岭土尾矿综合利用技术处理之后形成的高岭土按品质不同，可用在中低档陶瓷制品、建筑材料、油漆涂料、净水剂、洗涤剂、填充剂、朔料制品调料等领域中，具有良好的经济效益。例如，中国专利（CN 103288331 A）公开了一种利用高岭土尾矿制备玻璃生产用石英砂的方法，包括将高岭土尾砂经捣浆高速分散得到悬浊液，然后经过离心分级设备进行预分级，得到粒度小于0.7mm的细砂及大于0.7mm的粗砂，所得细砂进入离心分级设备，所述粗砂经过棒磨研磨及离心分级设备，直到所得尾砂粒度均小于0.7mm，离心分级设备对粒度小于0.7mm的细砂进行分级及除杂提纯，得到Fe₂O₃含量小于0.08wt%的细砂，然后进行脱水，得到干燥的石英砂。该发明提供了一种将高岭土尾矿资源化利用的方法，工艺过程简单，无污染、能耗低，经过该法深加工制备的石英砂产品在成分和粒度方面均达到并超过玻璃行业硅砂使用标准。

陶瓷产业与高岭土采矿业是一对孪生姐妹，随着高岭土尾矿的不断增多，利用尾矿资源迫在眉睫，而利用高岭土尾矿资源制备陶瓷必定是以后的发展趋势。中国专利（CN 101935203 A）公开了一种综合利用多种尾矿生产的日用陶瓷及其制造方法，该日用陶瓷坯体是由以下重量百分比原料组成：澄坑土尾矿18～20，郭栋瓷土尾矿15～17，土地窠高岭土尾矿19～22，长石16～17，粘土24～27；其制造方法先将澄坑土尾矿、郭栋瓷土尾矿及土地窠高岭土尾矿分类筛选，去杂质并粉碎，然后按比例混合，混合后通过球磨、过筛、除铁、压滤、粗练、陈腐及真空练泥工序得到坯料，并干燥及施釉；最后烧制后得到日用陶瓷成品。该发明通过多种尾矿的复合，尾矿占原料总量的质量百分比达到52～59％。其生产成本低，成品率高，结构稳定，陶瓷烧制温度较低，有效避免资源和能源浪费现象，而且对环境污染甚少，适合普遍推广使用。但是，从检索到的资料来看，尚未发现主要利用高岭土尾矿为原料制备陶瓷的文献报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种主要以高岭土尾矿为原料制备陶瓷的方法。

具体的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用高岭土尾制备陶瓷的方法，其关键点是以重量份数65～80份高岭土尾矿、5 ～15份石英粉、5～15份粉煤灰、0.1～1份着色剂为原料，原料混合后进行磨料，所得混合粉料过100目筛，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，制备成陶瓷成品。具体方法是：

（1）以重量份数计，将原料高岭土尾矿65～80份、石英粉5 ～15份、粉煤灰5～15份、着色剂0.1～1份混合均匀，置于球磨机内进行球磨，所得混合粉料过100目筛；

（2）将过100目筛的混合粉料与水按重量比为4：1～1.5混合均匀后陈化1.5～2d，然后在压力成型机中，按磨具规格在12～18MPa压力条件下压制成型，制得陶瓷坯料；

（3）将陶瓷坯料进行加热烧结；常温～800℃区间升温速率控制在120～150℃/h，在800℃下恒温0.5～1h；然后继续升温，升温速率控制在80～120℃/h，在烧结温度1150～1250℃区间保温3～4h；然后开始降温，降温速率为200～300℃/h, 达到280℃以下时可自然降温。

所述高岭土尾矿的SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%。

所述石英粉的SiO₂含量大于90%。

所述粉煤灰的SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%。

所述着色剂为Cr₂O₃、MnO或NiO中的任一种。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：

（1）本发明工艺主要以高岭土尾矿为制备原料，实现了高岭土尾矿的资源化利用，有效避免二次资源浪费现象，而且对环境污染甚少，对环境具有友好效果；粉煤灰的加入，可有效降低烧结温度，烧结温度在1150～1250℃。

（2）本发明陶瓷制备工艺简单，原料廉价易得，生产成本低，节约资源，减少环境污染，对建设资源节约型、环境友好型社会及实现节能环保、清洁绿色生产目标具有重要意义，值得推广应用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，本实施例仅是对本发明作更清楚的说明，而不是对本发明的限制。

实施例1

以重量份数计，陶瓷坯料配方为：72份高岭土尾矿（SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%）、10份石英粉（SiO₂含量大于90%）、8粉煤灰（SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%）、0.4份着色剂（选用MnO）。

制备过程：第一步，将以上原料混合均匀后置于球磨机内进行球磨，所得混合粉料过100目筛；第二步，将过100目筛的混合粉料与水按重量比为4：1混合均匀后陈化2d，然后在压力成型机中，按磨具规格在15MPa压力条件下压制成型，制得陶瓷坯料；第三步，将陶瓷坯料进行加热烧结；常温～800℃区间升温速率控制在120℃/h，在800℃下恒温1h；然后继续升温，升温速率控制在100℃/h，在烧结温度1200℃左右保温4h；然后进行降温，降温速率为200℃/h, 降至280℃以下时可自然降温。

实施例2

以重量份数计，陶瓷坯料配方为：80份高岭土尾矿（SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%）、10份石英粉（SiO₂含量大于90%）、5粉煤灰（SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%）、0.8份着色剂（选用Cr₂O₃）。

制备过程：第一步，将以上原料混合均匀后置于球磨机内进行球磨，所得混合粉料过100目筛；第二步，将过100目筛的混合粉料与水按重量比为4：1.5混合均匀后陈化2d，然后在压力成型机中，按磨具规格在12MPa压力条件下压制成型，制得陶瓷坯料；第三步，将陶瓷坯料进行加热烧结；常温～800℃区间升温速率控制在130℃/h，在800℃下恒温1h；然后继续升温，升温速率控制在120℃/h，在烧结温度1250℃左右保温4h；然后进行降温，降温速率为250℃/h, 降至280℃以下时可自然降温。

实施例3

以重量份数计，陶瓷坯料配方为：65份高岭土尾矿（SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%）、15份石英粉（SiO₂含量大于90%）、15粉煤灰（SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%）、0.3份着色剂（选用Cr₂O₃）。

制备过程：第一步，将以上原料混合均匀后置于球磨机内进行球磨，所得混合粉料过100目筛；第二步，将过100目筛的混合粉料与水按重量比为4：1混合均匀后陈化1.5d，然后在压力成型机中，按磨具规格在18MPa压力条件下压制成型，制得陶瓷坯料；第三步，将陶瓷坯料进行加热烧结；常温～800℃区间升温速率控制在150℃/h，在800℃下恒温0.5h；然后继续升温，升温速率控制在80℃/h，在烧结温度1250℃左右保温3h；然后进行降温，降温速率为200℃/h, 降至280℃以下时可自然降温。

实施例4

以重量份数计，陶瓷坯料配方为：72份高岭土尾矿（SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%）、10份石英粉（SiO₂含量大于90%）、8粉煤灰（SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%）、0.5份着色剂（选用NiO）。

制备过程：第一步，将以上原料混合均匀后置于球磨机内进行球磨，所得混合粉料过100目筛；第二步，将过100目筛的混合粉料与水按重量比为4：1混合均匀后陈化2d，然后在压力成型机中，按磨具规格在15MPa压力条件下压制成型，制得陶瓷坯料；第三步，将陶瓷坯料进行加热烧结；常温～800℃区间升温速率控制在100℃/h，在800℃下恒温1h；然后继续升温，升温速率控制在120℃/h，在烧结温度1250℃左右保温3h；然后进行降温，降温速率为300℃/h, 降至280℃以下时可自然降温。

实施例5

以重量份数计，陶瓷坯料配方为：72份高岭土尾矿（SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%）、10份石英粉（SiO₂含量大于90%）、8粉煤灰（SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%）、0.8份着色剂（选用Cr₂O₃）。

制备过程：第一步，将以上原料混合均匀后置于球磨机内进行球磨，所得混合粉料过100目筛；第二步，将过100目筛的混合粉料与水按重量比为4：1.5混合均匀后陈化1.5d，然后在压力成型机中，按磨具规格在12MPa压力条件下压制成型，制得陶瓷坯料；第三步，将陶瓷坯料进行加热烧结；常温～800℃区间升温速率控制在120℃/h，在800℃下恒温0.5h；然后继续升温，升温速率控制在100℃/h，在烧结温度1150℃左右保温4h；然后进行降温，降温速率为250℃/h, 降至280℃以下时可自然降温。

实施例6

以重量份数计，陶瓷坯料配方为：65份高岭土尾矿（SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%）、15份石英粉（SiO₂含量大于90%）、15粉煤灰（SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%）、0.5份着色剂（选用MnO）。

Claims

1.一种利用高岭土尾制备陶瓷的方法，其特征在于，以重量份数65～80份高岭土尾矿、5 ～15份石英粉、5～15份粉煤灰、0.1～1份着色剂为原料，原料混合后进行磨料，所得混合粉料过100目筛，然后经过加水混合并陈化后加压成型，最后再经过高温煅烧，制备成陶瓷成品；具体方法是：

（3）将陶瓷坯料进行加热烧结；常温～800℃区间升温速率控制在120～150℃/h，在800℃下恒温0.5～1h；然后继续升温，升温速率控制在80～120℃/h，在烧结温度1150～1250℃区间保温3～4h；然后开始降温，降温速率为200～300℃/h, 达到280℃以下时进行自然降温。

2.根据权利要求1所述的利用高岭土尾制备陶瓷的方法，其特征在于，所述高岭土尾矿的SiO₂含量大于75%，Al₂O₃含量大于15%。

3.根据权利要求1所述的利用高岭土尾制备陶瓷的方法，其特征在于，所述石英粉的SiO₂含量大于90%。

4.根据权利要求1所述的利用高岭土尾制备陶瓷的方法，其特征在于，所述粉煤灰的SiO₂含量大于50%，Al₂O₃含量大于30%。

5.根据权利要求1所述的利用高岭土尾制备陶瓷的方法，其特征在于，所述着色剂为Cr₂O₃、MnO或NiO中的任一种。